專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉，其中該風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉包括雷電防護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪機(jī)由于其構(gòu)造、高度和位置而非常易受雷擊。尤其是，作為包括弱導(dǎo)電性材料并且代表離地面最遠(yuǎn)的點(diǎn)的風(fēng)力渦輪機(jī)部件的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉具有受雷電擊中的最大風(fēng)險(xiǎn)。在風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉受雷擊的情形中，非常高的電流傳導(dǎo)通過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)，從而引起嚴(yán)重的且成本非常高的損壞，尤其是關(guān)于風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉的損壞。由于以上原因，風(fēng)力渦輪機(jī)需要可靠且高性能的雷電防護(hù)系統(tǒng)形式的保護(hù)措施。通常，在常規(guī)系統(tǒng)中，雷電防護(hù)系統(tǒng)包括位于槳葉的表面處的多個(gè)點(diǎn)狀雷電接受體和至槳葉根部的另外的引下線系統(tǒng)，該引下線系統(tǒng)通常呈引下線電纜形式。EP 2 122 162 A2公開了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉的雷電防護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括金屬網(wǎng)形式的引下線系統(tǒng)、非常小的接受體和在槳葉內(nèi)延伸的電導(dǎo)體。該電導(dǎo)體的目的在于將金屬網(wǎng)和接受體分離使得接受體電絕緣。即使為風(fēng)力渦輪機(jī)提供相對(duì)小的接受體并且將電流分散到金屬網(wǎng)形式的多個(gè)引下線在上述現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，但是因?yàn)閷?duì)于雷擊來(lái)說(shuō)雷電并不擊中較小的接受區(qū)域是可能的并且因?yàn)槔纂姺雷o(hù)系統(tǒng)的部件并不提供寬的且高度導(dǎo)電的導(dǎo)電橫截面，所以上述雷電防護(hù)系統(tǒng)并不保證對(duì)雷電的足夠安全且可靠的保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題 本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉，該風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉具有雷電防護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明另一目的在于提供一種具有提供改進(jìn)的保護(hù)和提高的導(dǎo)電的雷電防護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉。本發(fā)明又一個(gè)目的在于減少?zèng)]有擊到雷電防護(hù)系統(tǒng)的接受體中的雷擊的發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明，風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉具有末端、末端區(qū)域和根部端區(qū)域。末端為槳葉的距離機(jī)艙的輪轂最遠(yuǎn)的部位，槳葉通常安裝在所述機(jī)艙的輪轂處。因此，末端區(qū)域是在槳葉的末端處的區(qū)域，末端區(qū)域的尺寸與槳葉的整個(gè)長(zhǎng)度相比是小的，而根部端區(qū)域是在槳葉的相對(duì)側(cè)處的區(qū)域。為了防止槳葉被雷擊損壞，風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉具有雷電防護(hù)系統(tǒng)，該雷電防護(hù)系統(tǒng)包括至少一個(gè)金屬箔，其中所述金屬箔的第一端被設(shè)置在槳葉的末端區(qū)域中，并且其中金屬箔從所述第一端朝槳葉的根部端區(qū)域延伸。術(shù)語(yǔ)“金屬箔”指的是金屬片，所述金屬片的厚度顯著小于該金屬片的縱向和橫向尺寸。根據(jù)本發(fā)明的金屬箔由一個(gè)一體式金屬片構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明，金屬箔具有第一端，該第一端被設(shè)置在槳葉的末端區(qū)域中。金屬箔從該第一端朝槳葉的根部端延伸。金屬箔能夠從第一端一直延伸到槳葉的根部端或僅延伸槳葉長(zhǎng)度的一部分。優(yōu)選地，金屬箔被連接到在根部端區(qū)域中的雷電防護(hù)系統(tǒng)的另外的引下線系統(tǒng)。由于金屬箔的該布置，金屬箔能夠用作引下線。此外，金屬箔定位成接近槳葉的外表面，優(yōu)選地緊靠槳葉的外表面，使得金屬箔能夠直接地用作雷電接受體。具體地，就槳葉壁厚度而言金屬箔優(yōu)選地位于槳葉壁的徑向外部10%中。根據(jù)本發(fā)明，雷電防護(hù)系統(tǒng)還包括第一金屬雷電接受體，該第一金屬雷電接受體被設(shè)置在金屬箔的第一端和槳葉的末端之間。該第一金屬雷電接受體能夠被布置在金屬箔的第一端和槳葉的末端之間的任何地方。這還包括第一金屬雷電接受體僅被布置在特定距離的一端處(例如，槳葉的末端)的情形。如果第一金屬雷電接受體僅部分地被布置在金屬箔的第一端和槳葉的末端之間而該第一金屬雷電接受體的另一部分被布置在特定距離的外側(cè)，則第一金屬雷電接受體也被認(rèn)為是被布置在金屬箔的第一端和槳葉的末端之間。此外，第一金屬雷電接受體與金屬箔直接電接觸。該直接電接觸能夠通過(guò)金屬箔的僅第一端和第一金屬雷電接受體的端部的鄰接布置來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了提供較大的接觸區(qū)域，優(yōu)選地使第一金屬雷電接受體和金屬箔重疊。優(yōu)選地，槳葉包括多個(gè)箔。在該情形中，即使另一金屬箔被設(shè)置在第一金屬雷電接受體和金屬箔之間，第一金屬雷電接受體也被認(rèn)為是與該金屬箔直接電接觸。第一金屬雷電接受體布置成接近槳葉的外表面，優(yōu)選地緊靠槳葉的外表面，使得第一金屬雷電接受體能夠直接用作雷電接受體。具體地，就槳葉壁厚度而言第一金屬雷電接受體優(yōu)選地位于槳葉的徑向外部10%中。通過(guò)提供根據(jù)本發(fā)明的雷電防護(hù)系統(tǒng)，能夠借助于提供較大的接受區(qū)域而實(shí)現(xiàn)較高的雷擊采集率而沒有對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉造成重要的破壞。除了雷電防護(hù)系統(tǒng)的增強(qiáng)的接受功能之外，本發(fā)明產(chǎn)生了更好的向下導(dǎo)電性能。在優(yōu)選實(shí)施例中，金屬箔包括多個(gè)孔，具體地，所有的孔都具有相同的孔尺寸。孔的尺寸優(yōu)選足夠小，使得能夠排除雷電通過(guò)孔對(duì)槳葉造成雷擊而不是對(duì)金屬箔造成雷擊的可能性。優(yōu)選地，孔的尺寸在0.5mm和3mm之間，特別優(yōu)選地在Imm和2mm之間，使得能夠使用具有細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的箔。孔尺寸被定義為在兩個(gè)相對(duì)孔側(cè)之間的最大可能距離。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，孔的尺寸小于IOmm,優(yōu)選地小于5mm,并且特別優(yōu)選地小于2mm。進(jìn)一步優(yōu)選的是，將孔布置在金屬箔內(nèi)使得限定了金屬箔的網(wǎng)結(jié)構(gòu)。因此，金屬箔包括在兩個(gè)優(yōu)選方向上延伸的連續(xù)金屬箔網(wǎng)。與在現(xiàn)有技術(shù)中已知的雷電防護(hù)網(wǎng)不同，該金屬箔不是由分離的導(dǎo)體構(gòu)成的，所述導(dǎo)體被編織以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述孔被布置成使得形成了金屬箔的規(guī)則網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在又一實(shí)施例中，金屬箔的網(wǎng)結(jié)構(gòu)以相對(duì)于槳葉的縱向方向傾斜的方式定向。術(shù)語(yǔ)傾斜應(yīng)被理解為:該網(wǎng)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)優(yōu)選方向與槳葉的縱向方向形成一定角度，該角度在0°和90°之間，優(yōu)選在20°和80°之間，并且尤其優(yōu)選地在50°和70°之間。這樣，箔不會(huì)經(jīng)歷槳葉的全應(yīng)變，該全應(yīng)變主要沿槳葉的縱向方向加應(yīng)力。因此，利用上述傾斜定向，作用在金屬箔的網(wǎng)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力和相關(guān)的疲勞負(fù)荷將是非常低的。例如，金屬箔能夠通過(guò)對(duì)一個(gè)金屬片進(jìn)行深沖壓或滾壓來(lái)生產(chǎn)。優(yōu)選地，金屬箔通過(guò)對(duì)金屬箔的開槽、拉伸和滾 壓的步驟來(lái)生產(chǎn)?？商娲兀部赡艿氖?，對(duì)已經(jīng)滾壓的金屬箔沖壓多個(gè)孔。在這兩種方式中，金屬箔均由一個(gè)連續(xù)的金屬片構(gòu)成。具體地，金屬箔是非編織的，并且不是單個(gè)纖維絲的編織網(wǎng)。因?yàn)榫幙椷^(guò)程不是必需的，所以與編織的金屬網(wǎng)相t匕，使用非編織金屬箔的優(yōu)勢(shì)是改進(jìn)的導(dǎo)電性和更少的成本。優(yōu)選地，金屬箔被形成為長(zhǎng)條，該長(zhǎng)條被布置成大致平行于槳葉的縱向方向。在本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施例中，金屬箔具有恒定的寬度。優(yōu)選地，風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉的雷電防護(hù)系統(tǒng)包括多個(gè)金屬箔。雷電防護(hù)系統(tǒng)優(yōu)選地由沿槳葉的吸力側(cè)設(shè)置的一個(gè)金屬箔和沿槳葉的壓力側(cè)設(shè)置的一個(gè)金屬箔構(gòu)成。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，雷電防護(hù)系統(tǒng)包括分別在槳葉的吸力側(cè)和壓力側(cè)上的兩個(gè)金屬箔。因?yàn)橄蛳聦?dǎo)電需要最小橫截面的導(dǎo)電材料，所以孔的面積與金屬箔的總面積相比的特定百分比不應(yīng)被超過(guò)。優(yōu)選地，風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉包括從槳葉的末端區(qū)域延伸到槳葉的根部端區(qū)域的至少一個(gè)主梁帽，所述至少一個(gè)主梁帽優(yōu)選地大致平行于槳葉的縱向方向延伸。主梁帽優(yōu)選地包括碳纖維，所述碳纖維作為導(dǎo)電性材料傾于受雷擊。為了保護(hù)主梁帽不受直接雷擊，金屬箔被設(shè)置在主梁帽的外側(cè)并且在徑向方向上在主梁帽后面。優(yōu)選地，金屬箔被設(shè)置在主梁帽的外側(cè)并且沿主梁帽的整個(gè)長(zhǎng)度在徑向方向被設(shè)置在主梁帽后面，使得能夠成功地防止對(duì)主梁帽的雷擊。徑向方向指的是“厚度方向”，其對(duì)應(yīng)于槳葉壁的一部分的橫向方向或橫跨方向，其中不包括相對(duì)的槳葉壁部分。具體地，厚度方向大致垂直于槳葉壁部分的中心線。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉包括多個(gè)金屬箔，所述多個(gè)金屬箔優(yōu)選地借助于將所述多個(gè)金屬箔相互連接的金屬箔部分而彼此電連接，以避免在金屬箔之間的電勢(shì)差和因此的電弧放電。在本發(fā)明又一優(yōu)選實(shí)施例中，第一金屬雷電接受體是扁平形狀或桿形狀的。術(shù)語(yǔ)“扁平形狀”指的是第一金屬雷電接受體的厚度明顯小于該第一金屬雷電接受體的縱向和橫向尺寸的特征。在“桿形狀”的第一金屬雷電接受體的情形中，第一金屬雷電接受體的厚度尺寸以及橫向尺寸兩者顯著小于縱向尺寸，并且優(yōu)選地具有相同的數(shù)量級(jí)。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，槳葉包括代表槳葉的最外層的外槳葉層。該外槳葉層能夠優(yōu)選地是玻璃層壓層或僅是薄保護(hù)層，諸如薄玻璃羊毛層。優(yōu)選地，金屬箔在槳葉的外部徑向方向上僅被外槳葉層覆蓋。此外，第一金屬雷電接受體優(yōu)選地在槳葉的徑向外部方向上也僅由外槳葉層覆蓋。通過(guò)該布置，第一金屬雷電接受體能夠用作雷擊的直接接受體。因此，金屬箔和第一金屬雷電接受體被保護(hù)免受的環(huán)境影響，諸如侵蝕、物理破壞，諸如氣體。同時(shí)，保護(hù)層足夠薄使得第一金屬雷電接受體和金屬箔能夠依舊用作直接雷電接受體。優(yōu)選地，第一金屬雷電接受體的形狀適于外槳葉層的形狀，特別優(yōu)選地，第一金屬雷電接受體緊貼到外槳葉層的內(nèi)側(cè)。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，第一金屬雷電接受體沿其長(zhǎng)度和寬度的相當(dāng)一部分鄰接外槳葉層的內(nèi)側(cè)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，第一金屬雷電接受體包括金屬板。該金屬板由材料片限定，該材料片大致由兩個(gè)相對(duì)側(cè)限定，其中這些側(cè)優(yōu)選彼此平行地延伸，并且其中，與這些側(cè)之間的距離相比這些側(cè)被延伸。優(yōu)選地，金屬板具有恒定的厚度。

在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，第一金屬雷電接受體朝槳葉的末端逐漸變小。換句話說(shuō)，第一金屬雷電接受體在槳葉的周向方向上的寬度在朝槳葉的末端的方向上減小，使得該金屬雷電接受體在金屬箔的第一端處的寬度大于該金屬雷電接受體在朝槳葉的末端的位置處的寬度。優(yōu)選地，第一金屬雷電接受體朝槳葉的末端連續(xù)地逐漸變小并且特別優(yōu)選地以恒定的速率逐漸變小。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，第一金屬雷電接受體在末端區(qū)域中在大致整個(gè)槳葉表面上延伸。具體地，第一金屬雷電接受體在槳葉末端區(qū)域中在整個(gè)槳葉表面上延伸。優(yōu)選地，第一金屬雷電接受體在末端區(qū)域中在整個(gè)內(nèi)槳葉表面上延伸。特別優(yōu)選地，槳葉包括外槳葉層，該外槳葉層的內(nèi)側(cè)在槳葉的末端區(qū)域中完全由第一金屬雷電接受體覆蓋，其中，該金屬雷電接受體被布置成鄰接外槳葉表面的內(nèi)表面。由于第一金屬雷電接受體的該布置，產(chǎn)生了大的接受面積以及大的導(dǎo)電橫截面。在又一優(yōu)選實(shí)施例中，第一金屬雷電接受體包括實(shí)心金屬構(gòu)件。優(yōu)選地，該實(shí)心金屬構(gòu)件占據(jù)在槳葉的末端區(qū)域中的槳葉內(nèi)側(cè)的相當(dāng)大部分的體積，優(yōu)選地占據(jù)整個(gè)體積。該內(nèi)側(cè)體積由在末端區(qū)域中的外槳葉表面限定。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，第一金屬雷電接受體從金屬箔的第一端連續(xù)地延伸到槳葉尖端。優(yōu)選地，第一金屬雷電接受體具有第一端，該第一金屬雷電接受體從該第一端朝槳葉尖端延伸。第一金屬雷電接受體的該第一端能夠被設(shè)置在金屬箔的第一端和槳葉末端之間，包括第一金屬雷電接受體的第一端被直接設(shè)置在金屬箔的第一端處的情形?？商娲?，第一金屬雷電接受體的 第一端還能夠被布置成朝槳葉的根部端超出金屬箔的第一端。優(yōu)選地，第一金屬雷電接受體從其第一端朝槳葉尖端連續(xù)地延伸，特別優(yōu)選地一直延伸到槳葉尖端?！斑B續(xù)地”表示第一金屬雷電接受體從第一端朝其相對(duì)端沒有中斷。在第一金屬雷電接受體一直連續(xù)地延伸到槳葉尖端的情形中，第一金屬雷電接受體沿著在該第一金屬雷電接受體的第一端和槳葉末端之間的整個(gè)距離設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，第一金屬雷電接受體被布置成與金屬箔重疊。當(dāng)?shù)谝唤饘倮纂娊邮荏w的第一端被設(shè)置成超出金屬箔的第一端使得在金屬箔的第一端和金屬雷電接受體的第一端之間限定了重疊部分時(shí)，這尤其是上述情形。優(yōu)選地，第一金屬雷電接受體和金屬箔被布置成在該重疊部分中鄰接，使得實(shí)現(xiàn)直接電接觸。在本發(fā)明的可替代實(shí)施例中，第一金屬雷電接受體和金屬箔沒有被布置成重疊。在該情形中，第一金屬雷電接受體和金屬箔之間的直接電接觸僅通過(guò)第一金屬雷電接受體的第一端和金屬箔的第一端的鄰接布置來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，第一金屬雷電接受體和金屬箔在重疊部分中被夾緊在兩個(gè)金屬板之間。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，雷電防護(hù)系統(tǒng)包括至少一個(gè)盤形接受體，其中所述盤形接受體被設(shè)置成接近金屬箔的第一端。優(yōu)選地，所述盤形接受體被設(shè)置在第一金屬雷電接受體和金屬箔的重疊部分中。在該情形中，第一金屬雷電接受體和金屬箔被夾緊在其間的金屬板中的一個(gè)金屬板能夠優(yōu)選地是所述盤形接受體的基板。另一個(gè)金屬板能夠是用于實(shí)現(xiàn)在第一金屬雷電接受體和金屬箔之間的夾緊連接的配對(duì)金屬板。在又一實(shí)施例中，借助于夾緊、填縫或借助于粘合劑來(lái)連接第一金屬雷電接受體和金屬箔。“連接”表示第一金屬雷電接受體和金屬箔借助于夾緊、填縫或借助于粘合劑而彼此附接。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第一金屬雷電接受體、優(yōu)選地第一金屬雷電接受體的材料包括銅。優(yōu)選地，第一金屬雷電接受體完全由銅制成?？商娲兀軌蚴褂镁哂懈邔?dǎo)電性的其它金屬。在又一優(yōu)選實(shí)施例中，雷電防護(hù)系統(tǒng)包括第二金屬雷電接受體，該第二金屬雷電接受體被設(shè)置在槳葉的末端處，并且該第二金屬雷電接受體與第一金屬雷電接受體直接電接觸。被設(shè)置在末端處表示該第二金屬雷電接受體在槳葉的末端處提供接受區(qū)域，使得雷電能夠直接擊到槳葉的末端中。優(yōu)選地，第二金屬雷電接受體在槳葉的徑向外部方向上僅由外槳葉層覆蓋，該外槳葉層特別優(yōu)選地僅是保護(hù)層。第一金屬雷電接受體和第二金屬雷電接受體之間的直接電接觸優(yōu)選地通過(guò)鄰接布置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該鄰接布置優(yōu)選地是在第二金屬雷電接受體和第一金屬雷電接受體之間的重疊部分中，從而提供大面積的直接電接觸?？蛇x擇地，第二金屬雷電接受體和第一金屬雷電接受體能夠在其相應(yīng)的端部處鄰接，從而導(dǎo)致較小的直接電接觸面積。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，第二金屬雷電接受體包括桿形接受體。優(yōu)選地，槳葉的外層為桿形接受體的尖端提供開口，桿形接受體的尖端通過(guò)該開口延伸到槳葉的外側(cè)。因此，雷電能夠直接擊到桿形接受體的尖端中，而不損壞外槳葉層。在優(yōu)選實(shí)施例中，桿形接受體包括基板，其中該基板位于槳葉內(nèi)側(cè)。此外，第二金屬雷電接受體能夠優(yōu)選地包括至少一個(gè)盤形接受體，其中所述盤形接受體優(yōu)選地與桿形接受體被安裝在相同的基板上。優(yōu)選地，該基板被布置在金屬箔的第一端和槳葉的末端之間。被安裝在基板上的盤形接受體稍微突出到槳葉外側(cè)。優(yōu)選地，在桿形接受體的基板上安裝有兩個(gè)盤形接受體，盤形接受體通過(guò)連接裝置、具體地通過(guò)金屬螺栓而電力地且機(jī)械地連接起來(lái)。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，第二金屬雷電接受體包括實(shí)心金屬槳葉尖端。優(yōu)選地，該實(shí)心金屬槳葉尖端包括連接裝置，用于連接到第一金屬雷電接受體。優(yōu)選地，所述連接裝置被構(gòu)造為連接腹板，所述連接腹板優(yōu)選地是朝槳葉的根部端延伸的金屬板。通過(guò)提供連接裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)第一金屬雷電接受體和第二金屬雷電接受體之間的更大的接觸面積。在又一優(yōu)選實(shí)施例中，借助于夾緊、填縫或借助于粘合劑而將第一金屬雷電接受體連接到第二金屬雷電接受體。在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，第二金屬雷電接受體或金屬箔包括銅。優(yōu)選地，第二金屬雷電接受體或金屬箔完全由銅制成。代替使用銅，還能夠使用具有高導(dǎo)電性的其它金屬。


下面將參考以示意表現(xiàn)法示出的以下附圖來(lái)描述本發(fā)明。圖1是具有雷電防護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉的部分的頂視圖；圖2是圖1的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域中的橫向截面圖；圖3是圖1的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域中的縱向截面圖；圖4是圖1的槳葉的部分沿剖切線A-A的縱向截面圖；圖5是具有雷電防護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉的部分的頂視圖；圖6是圖5的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域中的橫向截面圖；圖7是圖5的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域中的縱向截面圖；圖8是圖5的槳葉的部分沿剖切線A-A 的縱向截面圖；圖9是具有雷電防護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉的部分的頂視圖10是圖9的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域中的橫向截面圖；圖11是圖9的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域中的縱向截面圖；圖12是圖9的槳葉的部分沿剖切線A-A的縱向截面圖；圖13是具有雷電防護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉的部分的頂視圖；圖14是圖13的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域中的橫向截面圖；圖15是圖13的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域中的縱向截面圖；圖16是圖13的槳葉的部分沿剖切線A-A的縱向截面圖；圖17是具有雷電防護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉的部分的頂視圖；圖18是圖17的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域中的橫向截面圖；圖19是圖17的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域中的縱向截面圖；并且圖20是圖17的槳葉的部分沿剖切線A-A的縱向截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉10的部分的頂視圖，該風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉10包括末端區(qū)域11和末端12，其中末端12被設(shè)置在末端區(qū)域11中。風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉10還具有雷電防護(hù)系統(tǒng)，該雷電防護(hù)系統(tǒng)包括兩個(gè)金屬箔13、14，該兩個(gè)金屬箔13、14形成為用銅制成的長(zhǎng)條，金屬箔13、14兩者均具有設(shè)置在槳葉10的末端區(qū)域11中的第一端13a、14a。金屬箔13,14從金屬箔13、14的第一端13a、14a沿槳葉10的縱向方向朝槳葉的根部端延伸。槳葉10還包括外槳葉層25` (參見圖2和3)，圖1中僅示出了該外槳葉層25的輪廓。金屬箔13、14在徑向方向上布置在主梁帽26a、26b后面，所述主梁帽26a、26b位于外槳葉層25下面。因?yàn)橹髁好?6a、26b被設(shè)置在外槳葉層和金屬箔13、14下面，所以通過(guò)虛線示出主梁帽26a、26b。主梁帽26a、26b沿槳葉的長(zhǎng)度的很大一部分從槳葉10的根部端朝槳葉的末端12延伸。然而，主梁帽26a、26b沒有被設(shè)置在槳葉10的末端區(qū)域11處。金屬箔13、14被布置成大致平行于槳葉10的縱向方向。對(duì)于圖1中所示的槳葉10的部分，金屬箔13、14相互重疊。當(dāng)朝槳葉10的根部端延伸時(shí)，金屬箔逐漸增加地彼此發(fā)散，直到對(duì)于槳葉10的長(zhǎng)度的很大一部分來(lái)說(shuō)金屬箔不再重疊布置為止。雷電防護(hù)系統(tǒng)還包括第一金屬雷電接受體17。第一金屬雷電接受體17被設(shè)置在金屬箔13、14的第一端13a、14a和槳葉10的末端12之間，該第一金屬雷電接受體17是用銅制成的金屬板。第一金屬雷電接受體17從第一端17a連續(xù)地延伸到槳葉10的槳葉末端
12。在從金屬箔13、14的第一端13a、14a觀察時(shí),第一金屬雷電接受體17的第一端17a被朝向槳葉10的根部端布置。第一金屬雷電接受體17在槳葉10的末端區(qū)域11中在整個(gè)槳葉表面上延伸。雷電防護(hù)系統(tǒng)還包括兩對(duì)盤形接受體，在圖1中示出了該兩對(duì)盤形接受體中的兩個(gè)盤形接受體18、19。盤形接受體18、19被設(shè)置成接近金屬箔13、14的第一端13a、14a。盤形接受體18、19包括基板21a，該基板21a在外部徑向方向上被設(shè)置在第一金屬雷電接受體17后面。盤形接受體18、19被嵌入在槳葉10內(nèi)側(cè)，并且被安裝在基板21a上。盤形接受體18、19從外槳葉層25伸出到槳葉10外側(cè)。金屬箔13、14具有與基板21a近似相同的覽度。圖2示出了圖1的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域11中的橫向截面圖。代表槳葉10的最外層的外槳葉層25由粗線示出。覆蓋第一金屬雷電接受體的外槳葉層25僅為薄保護(hù)層。第一金屬雷電接受體17在槳葉末端區(qū)域11中在整個(gè)槳葉表面上延伸，從而適于槳葉表面的形狀。除了與金屬箔13、14重疊的重疊部分23a、23b (參見圖4)以外，第一金屬雷電接受體17被布置成在槳葉末端區(qū)域11中鄰接外槳葉層25的內(nèi)側(cè)。因?yàn)閮H外槳葉層25將第一金屬雷電接受體17在徑向外部方向上與槳葉10的外側(cè)分開，所以第一金屬雷電接受體17的接受性能僅稍微下降，并且第一金屬雷電接受體17能夠用作直接雷電接受體。還能夠在圖3中看到該鄰接布置，圖3示出了圖1的槳葉10的部分在該槳葉的末端12中的縱向截面圖。第一金屬雷電接受體17 —直延伸到槳葉10的末端12。圖4示出了圖1的槳葉10的部分沿著剖切線A-A的縱向截面圖。在圖1中沒有示出的槳葉10的另一側(cè)上，還布置了兩個(gè)另外的金屬箔15、16，使得整個(gè)槳葉10在每一側(cè)上包括兩個(gè)金屬箔，并且因此在圖4中用虛線示出了四個(gè)金屬箔13、14、15、16。此外，槳葉10包括四個(gè)主梁帽，在圖4中示出了該四個(gè)主梁帽中的兩個(gè)主梁帽26a、26c，在槳葉10的每側(cè)上有一個(gè)主梁帽。在兩側(cè)上，金屬箔13、14、15、16從該金屬箔13、14、15、16的第一端13a、14a、15a、16a朝槳葉10的根部端區(qū)域延伸,所述第一端13a、14a、15a、16a被設(shè)置在槳葉10的末端區(qū)域11中。對(duì)于主梁帽26a、26c的長(zhǎng)度，金屬箔13、14、15、16在徑向方向上被設(shè)置在主梁帽26a 、26c的后面并且因此在主梁帽26a、26c和徑向外槳葉層25之間，該徑向外槳葉層25能夠僅為薄保護(hù)層。在圖4中，示出了兩對(duì)盤形接受體中的兩個(gè)盤形接受體18、20，該兩個(gè)盤形接受體
18、20分別安裝在基板21a、21b上。被設(shè)置在槳葉10的相反兩側(cè)上的盤形接受體18、20由螺栓22連接，該螺栓22用作附接件以及電連接件。每一側(cè)的兩個(gè)金屬箔13、14和15、16分別被布置在基板21a、21b中的一個(gè)基板的內(nèi)側(cè)處。因而，金屬箔13、14被布置成與基板21a重疊,并且金屬箔15、16被布置成與基板21b重疊。在槳葉10的末端區(qū)域11中的槳葉10的整個(gè)表面上延伸的第一金屬雷電接受體17在槳葉10的每一側(cè)處具有第一端17a。在槳葉10的一側(cè)處，第一金屬雷電接受體17被布置在金屬箔13、14的內(nèi)側(cè)處,而在相對(duì)側(cè)處,第一金屬雷電接受體17被布置在金屬箔15、16的內(nèi)側(cè)處。即使另一金屬箔14、15被布置在金屬箔13、16和第一金屬雷電接受體17之間，第一金屬雷電接受體和金屬箔14、15仍然被認(rèn)為是直接電接觸的。這樣，產(chǎn)生了在第一金屬雷電接受體17和金屬箔13、14、15、16中的至少一個(gè)金屬箔之間的重疊部分23a、23b。這在每一側(cè)上導(dǎo)致第一金屬雷電接受體17和金屬箔13、14、15、16中的至少一個(gè)金屬箔之間的非常大的直接電接觸面積。為了連接的目的，在槳葉10的每一側(cè)上存在另一金屬板24a、24b,該另一金屬板24a、24b在第一金屬雷電接受體17和金屬箔13、14、15、16的重疊部分23a、23b中將第一金屬雷電接受體17和金屬箔13、14、15、16夾緊。因此，在重疊部分23a、23b中，第一金屬雷電接受體17被布置在基板21a、21b和金屬板24a、24b之間。在重疊部分23a、23b的外側(cè)，第一金屬雷電接受體17被設(shè)置在外槳葉層25的內(nèi)側(cè)處。金屬板23a、23b、基板21a、21b、金屬箔13、14、15、16和第一金屬雷電接受體17由銅制成。圖5示出了另一風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉10的部分的頂視圖，該另一風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉10具有末端12、末端區(qū)域11和雷電防護(hù)系統(tǒng)。金屬箔13、14、外槳葉層25和主梁帽26a、26b被以與圖1中相同的方式布置。
圖5中的第一金屬雷電接受體17為金屬板，該金屬板被設(shè)置在金屬箔13、14的第一端13a、14a和槳葉10的末端12之間，并且該金屬板從第一端17a連續(xù)地延伸到槳葉10的槳葉尖端12。此外，第一金屬雷電接受體17在末端區(qū)域11中在整個(gè)槳葉表面上延伸。第一金屬雷電接受體17的第一端17a被布置在金屬箔13、14的第一端13a、14a和槳葉10的根部端之間但是接近金屬箔13、14的第一端13a、14a。在圖6中示出了圖5的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域11中的橫向截面圖。第一金屬雷電接受體17和外槳葉層25被以與圖2中相同的方式布置。圖7示出了圖5的槳葉10的部分在該槳葉的末端區(qū)域11中的縱向截面圖。第一金屬雷電接受體17和外槳葉層25被以與圖3中相同的方式布置。圖8示出了圖5的槳葉10的部分沿剖切線A-A的縱向截面圖。外槳葉層25和主梁帽26a、26b的布置與圖4中相同。金屬箔13、14、15、16沿其整個(gè)長(zhǎng)度被設(shè)置在外槳葉層25的內(nèi)側(cè)處。第一金屬雷電接受體17從槳葉末端12朝槳葉10的根部端延伸超出金屬箔13、14、15、16的第一端13a、14a、15a、16a直到該第一金屬雷電接受:體17的第一端17a。在每一個(gè)槳葉側(cè)上，第一金屬雷電接受體17在除了重疊部分23a、23b以外的槳葉的末端區(qū)域
11處被布置在外槳葉層25的內(nèi)側(cè)處,在所述重疊部分23a、23b處,第一金屬雷電接受體17被布置成鄰接金屬箔13、14、15、16中的至少一個(gè)金屬箔的內(nèi)側(cè)。第一金屬雷電接受體17和金屬箔13、14、15、16借助于粘合劑連接起來(lái)。圖9示出了具有末端12、末端區(qū)域11和雷電防護(hù)系統(tǒng)的另一風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉10的部分的頂視圖。第一金屬雷電接受體17、金屬箔13、14、外槳葉層25和主梁帽26a、26b被以與圖5中相同的方式布置。僅有的差別在于，在圖9中第一金屬雷電接受體17是由銅制成的實(shí)心金屬構(gòu)件。因?yàn)榈谝唤饘倮纂娊邮荏w17為實(shí)心的，所以槳葉10的在槳葉10的末端區(qū)域11中的整個(gè)內(nèi)側(cè)體 積被第一金屬雷電接受體17占據(jù)。在圖10中示出了圖9的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域11中的橫向截面圖。第一金屬雷電接受體17適于槳葉表面的形狀，在除了與金屬箔13、14、15、16重疊的重疊部分23a、23b以外的槳葉10的末端區(qū)域11中，第一金屬雷電接受體17被布置成鄰接外槳葉層25的內(nèi)偵彳(參見圖12)。圖11示出了圖9的槳葉10的部分在該槳葉的末端區(qū)域11中的縱向截面圖。第一金屬雷電接受體17延伸到槳葉10的末端12，從而占據(jù)槳葉10在槳葉的末端區(qū)域11中的整個(gè)內(nèi)側(cè)容積。圖12示出了圖9的槳葉10的部分沿剖切線A-A的縱向截面圖。外槳葉層25和主梁帽26a、26b的布置與圖4中相同。金屬箔13、14、15、16沿其整個(gè)長(zhǎng)度被設(shè)置在外槳葉層25的內(nèi)側(cè)處。第一金屬雷電接受體17從槳葉末端12朝槳葉10的根部端延伸超出金屬箔13、14、15、16的第一端13a、14a、15a、16a直到該第一金屬雷電接受:體17的第一端17a。在每一個(gè)槳葉側(cè)上，除了重疊部分23a、23b以外，第一金屬雷電接受體17在槳葉的末端區(qū)域11處被布置在外槳葉層25的內(nèi)側(cè)處，在所述重疊部分23a、23b處，第一金屬雷電接受體17布置成鄰接金屬箔13、14、15、16中的至少一個(gè)金屬箔的內(nèi)側(cè)。第一金屬雷電接受體17和金屬箔13、14、15、16借助于粘合劑連接起來(lái)。在圖13中示出了具有末端12、末端區(qū)域11和雷電防護(hù)系統(tǒng)的另一風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉10的部分的頂視圖。金屬箔13、14、外槳葉層25和主梁帽26a、26b被以與圖1中相同的方式布置。圖13中的第一金屬雷電接受體17為由銅制成的金屬板，該金屬板被設(shè)置在金屬箔13、14的第一端13a、14a和槳葉10的末端12之間。雷電防護(hù)系統(tǒng)還包括在槳葉10的末端12處的第二金屬雷電接受體27。第二金屬雷電接受體27包括在槳葉10內(nèi)側(cè)被安裝在基板29上的桿形接受體28 (參見圖14、15和16)。第一金屬雷電接受體17從第一端17a (參見圖16)連續(xù)地延伸到第二金屬雷電接受體27。第一金屬雷電接受體17的寬度從其第一端17a開始朝第二金屬雷電接受體27逐漸變小，使得該第一金屬雷電接受體17在第二金屬雷電接受體27處的寬度17b小于該第一金屬雷電接受體17在其第一端17a處的寬度17c。第二金屬雷電接受體27還包括兩個(gè)盤形接受體30、31，該兩個(gè)盤形接受體30、31被安裝在桿形接受體28的基板29上，在圖13中能夠看到該兩個(gè)盤形接受體30、31中的一個(gè)盤形接受體30，所述盤形接受體30穿過(guò)第一金屬雷電接受體17和外槳葉層25突出。第一金屬雷電接受體17延伸超過(guò)第二金屬雷電接受體27的基板29 (參見圖14、15和16)但是并不一直延伸到槳葉10的末端12。在圖14中示出了圖13的槳葉的部分在槳葉的末端區(qū)域11中的橫向截面圖。除桿形接受體28之外，兩個(gè)盤形接受體30、31被安裝在桿形接受體28的基板29上。第一金屬雷電接受體17適于槳葉表面的形狀。第一金屬雷電接受體17與盤形接受體30、31直接電接觸，并且因此與第二金屬雷電接受體27直接電接觸。圖15示出了圖13的槳葉10的部分在該槳葉的末端區(qū)域11中的縱向截面圖。第一金屬雷電接受體17延伸超出桿形接受體28的基板29但是并不一直延伸到槳葉10的末端12。桿形接受體2 8在槳葉10的末端12處穿過(guò)外槳葉層25突出。圖16示出了圖13的槳葉10的部分沿剖切線A-A的縱向截面圖。第一金屬雷電接受體17、金屬箔13、14、15、16、主梁帽26a、26b和外槳葉層25的布置與圖4中相同。圖17示出了具有末端12、末端區(qū)域11和雷電防護(hù)系統(tǒng)的另一風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉10的部分的頂視圖。金屬箔13、14和主梁帽26a、26b被以與圖1中相同的方式布置。金屬板形式的第一金屬雷電接受體17連續(xù)地且以逐漸變小的方式從其第一端17a延伸到第二金屬雷電接受體27。第一金屬雷電接受體17在第二金屬雷電接受體27處的寬度17b小于該第一金屬雷電接受體17在其第一端17a處的寬度17b。第二金屬雷電接受體27包括實(shí)心金屬槳葉尖端32。在實(shí)心金屬槳葉尖端32的徑向外側(cè)處，可以存在保護(hù)涂層形式的外槳葉層25或根本沒有外槳葉層。在圖18中示出了圖17的槳葉的部分在該槳葉的末端區(qū)域11中的橫向截面圖。第一金屬雷電接受體17適于槳葉表面的形狀，并且沿其整個(gè)寬度被布置在外槳葉層25的內(nèi)側(cè)處。在圖19中示出了圖17的槳葉10的部分在該槳葉的末端區(qū)域11中的縱向截面圖。第一金屬雷電接受體17借助于連接腹板33a、33b形式的連接裝置與實(shí)心金屬槳葉尖端32形式的第二金屬雷電接受體27直接電接觸。圖20示出了圖17的槳葉10的部分沿剖切線A-A的縱向截面圖。第一金屬雷電接受體17、金屬箔13、14、15、16、主梁帽26a、26b和外槳葉層25的布置與圖4中相同。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉，所述風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉具有: 末端區(qū)域、根部端區(qū)域、末端和雷電防護(hù)系統(tǒng)， 其中，所述末端被設(shè)置在所述末端區(qū)域中，并且 所述雷電防護(hù)系統(tǒng)包括至少一個(gè)金屬箔， 其中，所述金屬箔的第一端被設(shè)置在所述槳葉的所述末端區(qū)域中， 其中，所述金屬箔從所述第一端朝所述槳葉的所述根部端區(qū)域延伸，并且其中，所述金屬箔被布置成接近所述槳葉的外表面，使得所述金屬箔適于用作雷擊的接受體和引下線， 所述雷電防護(hù)系統(tǒng)還包括第一金屬雷電接受體， 其中，所述第一金屬雷電接受體被設(shè)置在所述金屬箔的所述第一端和所述槳葉的所述末端之間， 其中，所述第一金屬雷電接受體與所述金屬箔直接電接觸，并且 其中，所述第一金屬雷電接受體被布置成接近所述槳葉的所述外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第一金屬雷電接受體是扁平形狀的或桿形狀的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第一金屬雷電接受體包括金屬板。`
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第一金屬雷電接受體朝所述槳葉的所述末端逐漸變小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第一金屬雷電接受體在所述末端區(qū)域中在大致整個(gè)槳葉表面上延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第一金屬雷電接受體包括實(shí)心金屬構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第一金屬雷電接受體從所述金屬箔的所述第一端連續(xù)地延伸到所述槳葉末端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第一金屬雷電接受體的一部分被布置成與所述金屬箔重疊，使得形成了所述金屬箔和所述第一金屬雷電接受體之間的重疊部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第一金屬雷電接受體和所述金屬箔在所述重疊部分中被夾緊在兩個(gè)金屬板之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，借助于夾緊、填縫或借助于粘合劑將所述第一金屬雷電接受體和所述金屬箔連接起來(lái)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述雷電防護(hù)系統(tǒng)包括至少一個(gè)盤形接受體， 所述盤形接受體被設(shè)置成接近所述金屬箔的所述第一端。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉，其中，所述第一金屬雷電接受體包括銅。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第一金屬雷電接受體在所述槳葉的徑向外部方向上僅被薄保護(hù)層覆蓋。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述雷電防護(hù)系統(tǒng)包括第二金屬雷電接受體， 其中，所述第二金屬雷電接受體被設(shè)置在所述槳葉的所述末端處，并且 其中，所述第二金屬雷電接受體與所述第一金屬雷電接受體直接電接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第二金屬雷電接受體包括桿形接受體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述桿形接受體包括基板， 其中，所述基板位于所述槳葉內(nèi)側(cè)，并且 其中，至少一個(gè)盤形接受體被安裝在所述基板上。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第二 金屬雷電接受體包括實(shí)心金屬槳葉尖端。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述實(shí)心金屬槳葉尖端包括連接裝置，用于連接到所述第一金屬雷電接受體。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，借助于夾緊、填縫或借助于粘合劑將所述第一金屬雷電接受體連接到所述第二金屬雷電接受體。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉， 其中，所述第二金屬雷電接受體包括銅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉，所述風(fēng)力渦輪機(jī)槳葉具有末端區(qū)域、末端和根部端區(qū)域以及雷電防護(hù)系統(tǒng)。雷電防護(hù)系統(tǒng)包括至少一個(gè)金屬箔，其中，所述金屬箔從在末端區(qū)域中的第一端朝槳葉的根部端區(qū)域連續(xù)地延伸，并且其中，金屬箔被布置成接近槳葉的外表面，使得金屬箔適于用作雷擊的接受體和引下線。雷電防護(hù)系統(tǒng)還包括與金屬箔直接電接觸的第一金屬雷電接受體，其中，第一金屬雷電接受體被布置成接近槳葉的外表面并且在金屬箔的第一端和槳葉末端之間。
文檔編號(hào)F03D11/00GK103250314SQ201280001958
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者藤岡秀康 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社